ÇELiK HAFiF TASIYICI SISTEMLERIN KONUT YAPIMINDA KULLANILMASI

Doç.Dr. Bilge Isik

Çelik saçtan bükme hafif tasiyici sistemler, az katli projelerde kullanilabilir. Santiyeye gitmeden önce boy ve baglanti islemleri tamamlandigindan bu profiller ile yapilan insaatin süresi kisalir. Konut yapiminda kullanilmasi halinde çelik hafif tasiyici sistemlerin tasiyicilik özeklliklerinin yani sira koruyuculuk özelliklerinin de tanimlanmasi gerekir.

Çalismada tasiyici sistemlerde kullanilan çelikler arasindan hafif tasiyici sistem incelenmistir. Hafif tasiyici sistemde kullanilan saçtan bükme çelik profillerin korozyon ve yangin özellikleri, birlestirme teknikleri, tasiyici sistemin giydirilmesi, tesisat ile uyumu gözden geçirilmistir.

Yurt disindan paket proje halinde gelen hafif tasiyici sistemler yaygin kullanilacak ise teknolojinin ögrenilmesi ve ülkenin mimari kültürü ile bagdasacak sekilde projelendirilmesi önerilmektedir.

Konutlarin güvenilirlik, saglik ve kültür boyutu

Çelik hafif tasiyici sistemler ince çelik saçtan bükülerek elde edilen profiller ile insa edilirler. Yapisal çelikler içinde daha çok bilinen çekme agir profillerin insaat tekniginden farkliliklar gösterirler.

Agir profiller kolon- kiris görevi ile yapinin iskeletini kurarlar. Iskelet sistem yatay ve düsey kuvvetlerin tamamini tasir. Hafif tasiyici sistemlerde ise duvar ve döseme kaplamalari tasiyici sisteme katkida bulunur. Tasiyicilik görevi yüklenen duvar, döseme kaplamalarinda seçilecek malzeme yangina hassas hafif tasiyici sistem için yangin riski olusturulmamali, tasiyiciyi korumalidir. Hafif duvarlar masif yapilara göre yapi fizigi açisindan daha tedbirli olmayi gerektirir. Yapi kabugundaki fiziksel olaylar iç mekanin saglikli ortam olabilirligini etkiler. Dis duvarlarda yeterli isi yalitimi ve nem bariyeri kullanilmali isi köprüleri ve birlesme derzleri problemsiz çözülmelidir. Bütün bu önlemlere uyulsa da kesitteki nem bariyeri duvar kesitindeki kondenzasyonu önleyecek buna karsilik mekanlardaki nem yüzdesi artacaktir.

Hafif çelik yapilar ülkemiz için yenidir. Teknoloji komple proje ile beraber yurtdisindan gelmektedir. Bu projelerin mimari kimligi ile uygulanan yörelerin mimari kimligi arasinda farkliliklar dogmaktadir. Ülkemizde çelik yapilarin cesaretlendirelebilmesi için bu alandaki çalismalar yogunlasmali yeni teknoloji ülkemize uyarlanmalidir.

Yapilarda kullanilan çelik

Yapisal çelik özelliklerini biçim, isleme teknikleri ve alasimlari ile kazanir. Ocaktan çikartilan cevher firinda tas kömürü ile 1600-1800 C derece yakilarak arindirilir. Alasimda silisyum olan çeligin çekme mukavemeti yüksektir. Vanadiyum ve Krom, çeligi yanginda yüksek isiya dayanikli kilar, korozyon derinceni arttirir. Krom bulunan alasima nikel katilarak "paslanmaz çelik" elde edilir. Paslanmaz çelik teknik bir terimdir. Degisik ortamlarda çeligin paslanmazlik özelligi mutlak degildir. Nikel ayni zamanda uzama degerlerini arttirir. Asinmaya karsi direnç için Mangan ilave edilir. Bakir ve Molibden, kimyasal korozyona karsi direnç saglar. Karbon yüzde 2'den fazla ise "döküm çeligi" elde edilir. Fosfor gibi maddeler çeligi kirilgan yaparlar ve çeligin içinde istenmezler.

Kullanilacak yere göre alasimlari belirlenen çeligin bazi özellikleri de biçimlendirme tekniklerinden elde edilir; Döküm çeligi
Kuvvet eksenlerinin kesistigi karmasik detay bölgelerinde kaynak, perçin gibi birlestirme teknikleri tasiyicilik ve estetik açidan yetersiz ise döküm ile imalat kullanilir.

Hadde çeligi

Yapida çubuk elemanlarin mesnetlerindeki yük yayma bölgelerlerinde kullanilir.

Çekme çelik

Biçim verilmek üzere kablo, çubuk, levha veya profil soguk veya sicak çekilirler. (V profili, T profili, L profili)

Soguk bükme çelik

Yapisal çelik alaninda kullanilan soguk bükme profillerin saç kalinligi ve profil özelligi firmalar ve bölgelerine göre degisir. Çekme profiller gibi yaygin biçim standartlari yoktur. Ancak büktürülme siparisinde projedeki boyut toleranslarina dikkat etmek gerekir.

Kullanilacak levha kalinligina göre iki degisik teknik ile profil elde edilir;

a) 0.4-0.8 mm arasinda çelik levha silindirlendirilerek bükülür
b) 20 mm kalinligina kadar levha giyotin ile katlanarak bükülür

Soguk bükme çeligin özelligi

Hafif bükme profillerin bazi özelliklerine agir çelik profillerde oldugundan daha fazla özen gösterilmelidir. Biçimsel geometrik özelligi, korozyon özelligi ve yangin riski özelligi ilk sirada sayilabilir.

Geometrik özellik

Bükme profiller tasiyicilik ve birlestirme tekniklerine göre, degisik sekillerde üretilir. Sekillendirmede kullanilan makinalarin yapabilirligi de sinirlayici unsurdur. Merdaneli makinalar boy saçlari, giyotin makinalar lavhalari bükerler.

Tasiyicilik ve birlestirme tekniklerine uygun levha kalinligi seçilmelidir. Bitmis üründeki boyut toleranslarina dikkat edilmelidir.

Korozyon

Korozyon yapisal çelik için ciddi tehlike olusturur. Korozyon tehdidi

a) Relatif nem yüzde 60'in üstüne çikiyorsa
b) Ziraat bölgesinde
c) Endüstri bölgesinde
d) Deniz kenarinda bulunur. Korozyonun önlenmesi için özel tedbir alinmalidir. Bu tedbirler;

* Boya ile korozyon önlemi
Kimsayal veya mekanik yoldan çeligin yüzeyi temizlendikten sonra kursun veya çinko esasli astar veya bitümlü boya ile örtülür

* Galvanizleme yolu ile korozyon önlemi

Yüzey temizlendikten sonra kimyasal yoldan veya daldirma yoluyla galvanizlemek

* Alasim yoluyla korozyon önleme Malzeme bölümünde açiklandigi gibi özellikle bakir bulunan alasimlarin yüzeyinde çeligi korozyondan koruyan oksidasyon tabakasi olusur.

Hafif çelik tasiyicilarda kullanilan çelik saç'in kesiti ince oldugundan (geregine göre 0.6 mm'den baslamak üzere) hafif çelik tasiyicilar korozyondan daha çok zarar görürler. Bükme profil imalatinda kullanilan çelik saçin korozyondan korunmasi için çogunlukla daldirma galvaniz teknigi kullanilir. Fabrikada yapilan bu islemlerde standart kalite güvencesi elde edilir. Montaj sonrasi ek yerinde bozulan koruma düzeltilmelidir. Korumanin yani sira korozyon ortaminin da tanimlanmasi, mümkünse yok edilmesi gerekir. Aksi takdirde yapinin narin tasiyici sistemi zarar görür.

Korozyonun önlenmesi için duvar ve dösemenin kesitinde kondenzasyon olusmasi önlenmelidir. Isi yalitimi ve nem direnci katmanlari dogru hesaplanmali ve nem sürükleyici hava için geçis yeri birakilmalidir.

Hafif tasiyicili çelik yapilarda korozyondan korunma stratejisi:

* Yapinin servis ömrünün belirlenmesi
* Karsilasilacak korozyon ortaminin belirlenmesi
* Tasiyicilarin korozyondan etkinlenme yogunlugunun belirlenmesi
* Korozyondan korunma metodunun belirlenmesi

Yangin

Hafif çelik yapilarda kullanilan profiller ince saçtan imal edildikleri için yangindan ciddi sekilde korunmalidir. Yangindan korunma projelendirme asamasinda baslar. Elemanlardaki sicakligin 450 C dereyi asmasi halinde önce uzama etkisi ile çelik tasiyiciligini kaydeder. Sicakligin tasiyici profillerden uzak tutulabilmesi için mantolama yapilmalidir. Mantolama için kullanilan malzemeler yanma sirasinda zehirli gazlar veya asiri duman çikartmamalidir. Tasiyici sistemin yangindan korunmasi için iç kaplamalarda alçi levha kullanilarak saglanabilmektedir. Ayrica galvanizli saçlarin yangin sirasinda zehirli gaz çikarttigi göz ardi edilmemelidir.

Hafif çelik sistem bir veya iki katli konut yapiminda kullaniliyor ise yanmakta olan yapidan disariya kolaylikla çikilir. Hafif tasiyicili çelik yapilarin yangin güvenligindeki prensip yapiyi bir an önce terk etmektir. Bu durumda Türkiye'deki sigorta sistemi gözden geçirilmelidir.

Soguk bükme profil ile tasiyici sistem kurulmasi

Agir tasiyici sistemlerde profiller iskelet sistemi kurarlar. Yapinin (düseyde ve yatayda) x-y-z yönlerinde dengesi, iskelet sisteme baglanan diyagonalller ile veya birlesmelerin rijitlestirilmesi ile saglanir.

Hafif tasiyici sistemlerde ahsap iskelet yapiminda görüldügü gibi bir mekan olusturan duvar veya döseme çok sayida küçük tasiyici profillerden olusturulur. Duvar veya döseme rijitligi diyagonaller kullanilmak ile beraber kaplama ve mantolama ile güçlendirilir.

Tasiyicilik prensipleri

Bir tasiyici düzlem (duvar veya döseme) gerektigi sayida bükme profil ile tasitilir. Çok sayida elamanin birbirine baglanmasi için degisik teknikler kullanilir. Itina ile detaylandirilan birlesme noktalari kalifiye ekip tarafindan uygulanmalidir.

Birlestirme teknikleri

Hafif çelik sistemler bir çok profilin birlesmesinden meydana geldigi için birlestirme teknikleri yapinin genel mukavemeti, insaat süresi ve yapi maliyeti gibi konularda sistemi etkiler.

Birlestirme teknikleri arasinda,

a- vida
b- bulon
c- kaynak
d- perçin gibi seçenekler vardir.

Bütün bu teknikler elektrikli, gazli, patlamali el aletleri kullanilarak belirli bir insaat hizi ve kalitesi yakalanmaya çalisilir. Bunlardan baska bir yeni gelistirilen teknik ise; birlesecek iki elemanin lavhasini birbirine bükerek perçinlemek. Bu teknik ilave malzeme kullanimini da azatmaktadir. Bir birlestirme noktasi için 8- 10 tesbit gerekebilir. Binlerce birlesme noktasina kullanilacak ilave baglanti parçalari ve vidalar binaya agirlik eklemektedir. Kaynak, punta kaynagi olarak uygulanir. Ancak islem sirasinda zehirli gaz çikisi dikkate alinmalidir.

Birlesme detaylari

Birlesme detaylarinda yatay ve düsey yüklerin aktarilacagi göz önünde bulundurularak birlestirme elamanlarindan yararlanilir. Birlestirme ekipmanlari son yillarda hiz ve tesbit güvenilirligi açinsindan ince profillerle uyarlanmistir.

Insaatin özellikleri

Hafif çelik yapilarin konut insaatinda kullanilmasi en çok ABD'de görülmektedir. ABD 'de 2. Dünya Savasi sonrasi çelik yapilar gündeme gelmis agir çelik profiller genellikle çok katli büro binalarinda kullanilmistir. Eames gibi mimarlar konut yapilarinda çeligin kullanilmasi amaciyla öncülük etmislerdir. Fakat agir çelik profiller ile yapilan konutlar ancak prestij yapi alaninda kalmistir. ABD'deki yapimcilar ahsap yapi teknolojisinden de yararlanarak hafif bükme profillerle hafif çelik yapi teknolojisini gelistirmislerdir. Böylelikle pek çok hafif profilin birlestirilmesi ile döseme ve duvarlarin tasiyicilari kurulmaktadir.

Hafif çelik sistemlerde proje, detayi da kapsayacak sekilde bitirilmelidir. Çelik tasiyicilar fabrikada boy olarak kesilmeli ve tesisatin geçecegi bosluklar açilmalidir. Birlestirme delikleri açilmaz. Örnek olarak vidali birlesmede insaat süresini kisatlmak için hem delen hem tesbit eden vidalar piyasaya çikmistir.

Tasiyici sistem

Yatayda döseme ve çati, düseyde iç ve dis duvarlar yapiya ait bütün yükleri tasirlar. Yatay ve düsey yükleri tasiyabilmek amaciyla narin çelik profiller sistem içinde güçlendirilir. Baglanti noktalarindaki ilave elemanlar yatay yük çaprazlari iki yöndeki kaplama malzemesi tasiyici sistemi güçlendirecek sekilde kullanilirlar.

Duvar yapisi

Iç ve dis duvarlar yapinin düsey tasiyicilarini olusturur. Düsey ve yatay yüklerde yeterli mukavemeti ve stabiliteyi saglar. Mekanlarda mahremiyet ve konfor saglayacak sekilde ses korunumu olusturur. Duvarlar yanginin yayilmasini önlemeli, duvar kaplamalari tasiyici çeligi yangindan korumalidir. Duvar kesiti yapi sagligi ve mekanlardaki insan sagligina uygun tasarlanmali, yapinin ihtiyaci olan tesisat için uygun yer birakilmalidir. Dis duvarlar ayrica iç mekanlari atmosfer sartlarindan korumalidir.

Döseme yapisi

Dösemeler için degisik çözümler önerilebilir. Önemli olan dösemenin görevini yerine getirebilmesidir. Tasiyici profilin üstünde mikrotrapez levha konulabilirse rijitlik betonu dökülebilir. Böylelikle tasiyici sistemdeki vibrasyon önlenmis olur.

Yapim süresince islak sistem istenmiyorsa ahsap yapay levha (kontrplak gibi) kullanilabilir. Bu durumda ses yalitimi için daha özen göstermek gerekir . Darbe seslerinin önlenmesi için hali altinda keçe önerilebilir.

Tesasit ile uyum

Konutlarda kullanilan tesisat ihtiyaci kablolu sistem, borulu sistem, kanal ve bacalar olmak üzere siniflandirilabilir. Bu sistemler ile elektrik, su, havalandirma gibi günümüzde ihtiyaç duyulan servisler gereken yerlere ulasir.

Tesisatin yatayda yerlestirilmesi
Dösemenin tasiyicisi genellikle bükme-profiller kullanilarak kurulan kafes kiristen olusur. Konut için gerekli servislerin yatay dolasabilmesi için döseme kaplamasi ve tavan kaplamasi arasinda yer birakilmalidir. Kafes kirisin yüksekligi servislerin geçirilmesi için yeterince yer birakir. Bazen yatay yerlestirme duvarlarin içinde yapilabilir. Çünkü hafif çelik tasiyicili sistemlerde duvar kaplamalarinin arasi tesisatin geçmesi için elverislidir. Bu durumda kablolu veya borulu servisler duvarin tasiyicilari olan bükme profillerde açilan ardarda deliklerden geçirilirler. Boru ve kablolarin tasiyici sisteme degmemesine dikkat edilir.

Tesisatin düsey yerlestirilmesi

Konutun düsey yüklerini tasiyan bükme profiller, yapi yükü ve kaplama malzemelerinin özelliklerine göre belirli araliklarla yerlestirilirler. Servisler düsey tasiyicilarin arasindan düsey olarak kolaylik ile geçirilir. Servisler tasiyicisi çelik olan duvar ve döseme bosluklarindan geçirilirken çeligin isi ve elektrik açisindan iletken oldugu hatirlanmalidir. Bu durumda ses izolasyonu, isi izolasyonu ve elektrik izolasyonu dikkatli bir sekilde saglanmalidir. Elektrik tesisatinin diger duvarlarda oldugu gibi plastik borudan geçmesi gerekmektedir. Elektrigin özellikle afet sonrasinda devreden çikacagi sigorta sistemi devreye sokulmalidir.

Koruyuculuk

Yapinin tasiyicilik görevinin yani sira koruyuculuk görevi de vardir. Koruyuculuk yapilan detay ve düzenlemelerle bir yandan yapi bünyesinin saglikli ve ömürlü olmasini saglamali, diger yandan ise içinde yasanan biyolojik varliklar korunmalidir.

Yapi biyolojisi

Biyolojik yapiya sahip olan insan çevresinden etkilenir. Dogal çevdeden korunmak amaciyla kurdugu yapay çevrede kendisi için ne gibi tehlikeler yarattigindan habersizdir. Endüstrilesme devrimi sonrasi piyasaya çikan yeni yapi malzemeleri yeni bilinmeyen yapay çevrelerin olusmasina sebep olur. Geleneksel yapilarda tarip boyu olgunlastirilan saglikli iç mekan sartlarinin yeni yaratilan her yapi teknolojisi için gözden geçirilmeli ve arastirmalar yapilmalidir.

Insanlar belirli isi, nem, belirli isik, hava, hava hizi, radyoaktivite ve benzeri sartlarda yasayabilirler. Yasanabilirlik sartlarinin saglanmamasi halinde ruhsal ve fiziksel hastaliklar baslar. Mesela sürekli çalisan bir motor sesi ile bir süre yasarsaniz ruhsal hastalik baslar. Nem oraninin yüksek olmasi halinde astim, romatizma gibi hastaliklar bas gösterir.

Hafif çelik yapilarda görünmeyen çelik izgara içinde yasamanin biyolojik yapiya etkisi incelenmelidir. Ayrica yapinin bu derece sizdirmaz olmasinin da etkisi arastirilmalidir.

Yapi ekolojisi

Yapi sektöründe ekolojik kazanç sökülüp ayni ile tekrar kullanmak veya dönüstürülüp tekrar kullanmak seklinde olabilir. Yapisal çelik türlerinde agir tasiyici iskelet elemanlari sökülüp tekrardan kullanilabilirler. Hafif tasiyici çelik profiller, prefbarik duvar yapiminda degil de yerinde yapimda kullanilmissa, sökülmesi tekrar kullanilmasi imkansizdir. Hafif profiller eritilip tekrar baska bir imalatta kullanilabilirler. Her tür çelik söküldükten sonra yüzde yüz geri kazanilabilir ve tekrar kulanilabilir. Günümüzde kullanilan çeligin yüde 50'si dönüstürülmüs malzeme, yüzde 50'si cevherdir. Yapilan çalismalar geriye kazanilabilen plastik, alüminyum, kagit, cam gibi malzemelerden çeligin yüzde 55.1 ile en fazla oranda geriye kazanildigini göstermistir.

Üretimde kullandigi enerji ve bu sonradan meydana çikan kati ve gaz atiklar göz ardi edilirse, tekrar kullanma orani göz önünde tutuldugunda çelik diger yapi malzemelerine göre ekolojik açidan anlamli görülmektedir.

Yapi fizigi

Yapi fizigi kullanilan yapi malzemeleri ve sistemleri için yapay iç mekan ve dogal dis mekan sartlari arasindaki davranislarini düzenleyen bilimdir. Hedef hem yapi elemanlari içindeki fiziksel olaylarin yapi bünyesinde hasar vermemesini saglamak, hem de olusturulan yapay çevrenin insan sagligini gö önünde bulundurmak. Hafif tasiyici sistemin kullanildigi yapilar için isi, nem, ses ve yangin korunum konulari gözden geçirilmelidir. Çelik hafif tasiyici sistemlerinin yurdumuzda konut yapiminda kullanilmasi yenidir. Özellikle mimari kültür ve yapi teknolojisi transferi yönünde titizlik gösterilmelidir.

Mimari kültür transferi

Hafif çelik yapi teknolojisi günümüde yurt disindan komple proje olarak gelmektedir. Kullanilacak detay ve malzeme türleri, iç mekan düzenlemesi iç ve dis biçimsel kisilikler projede sonuçlandirilmistir. Özellikle iç ve dis biçimsel kisilikler ülkemiz zengin yapi kültürüne uymamaktadir.

Yapi teknolojisi transferi

Yapi teknolojisi yurt disindan gelen projenin kapsamindadir ve her türlü gereklillikleri çözümlenmis durumdadir. Önümüzdeki günlerde yerli üretim basladiginda yapi fizigi, yapi biyolojisi, tesisat dösenmesi ve korozyon gibi konularda bilgilenmeden ise baslanmamalidir. Sonuç olarak çelik hafif tasiyicili konut sistemleri üzerinde daha çok konusulmasi ve yazilmasi kullanicinin, uygulayicinin ve onaylayan makamlarin (sigorta, resmi kurumlar... ) dogru karar vermeleri için gereklidir.

Doç.Dr. Bilge Isik

http://www.tucsa.org